Science 版 (精华区)

发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: ８６　什么是金属氢？氢怎么能成为金属？
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月06日17:01:57 星期二), 站内信件



阿西莫夫《你知道吗——现代科学中的一百个问题》
　　　８６　什么是金属氢？氢怎么能成为金属？

　　当我们看到一种金属的时候，大家都知道它是金属，因
为金属有一些不平常的性质。当金属表面光滑时，它们反射
光的效率很高，因此它们具有一种“金属光泽”；但非金属
却没有很高的反射能力，因而具有一种“无光泽的颜色”。
金属容易变形，能够制成金属板和拉成金属线；而非金属在
受到打击时会被打碎，破裂或成为粉未。金属易于导热和导
电，非金属却不能。
　　为什么有这样的差别？
　　在多大数普通化合物中，例如在我们周围，看得见的海
洋里和土壤里的那些化合物分子是由原子所构成的，这些原
子由于共同享有电子而紧密地保持在一起。这里的每一电子
都紧紧地被束缚在某一个原子或另一个原子上。当出现这种
情况时，物质就表现出非金属性质。
　　根据这种准则，氢是一种非金属。普通的氢分子是由两
个氢原子构成的。每个氢原子只有一个电子，构成一个分子
的两个氢原子平均共享那两个电子。没有剩下的电子。
　　当一些电子不是牢固地受到束缚时会发生什么情况呢？
例如，我们看一看元素钾吧。每个钾原子都有１９个电子，
它们排列在４个壳层中，只有最外面壳层中的电子可供共享。
在钾原子的情况下，这就意味着它仅仅有一个电子可以为相
邻原子所共享。再则，这个最外面的电子被控制得特别松，
因为在它和吸引它的中心原子核之间有另一些电子壳层，这
些中间壳层把最外面的电子同中心引力隔开了。
　　在固体钾中，原子紧密地结合在一起，就象我们有时在
水果店里看到的桔子堆成角锥形那样。每个钾原子有８个相
邻原子。由于最外面的电子被控制得很松，而且许多相邻原
子又如此靠近，因而任何一个最外面的电子都易于从一个相
邻原子滑到另一个相邻原子。
　　可是，正是这些松而活动的电子，使得钾原子有可能这
样紧密地结合在一起；使钾有可能易于导热和导电；也就使
钾有可能变形。总之，这些松而活动的电子使钾（和其他元
素以及含有这些元素的混合物）具有金属性。
　　现在记住，氢象钾一样，仅仅有一个电子可以为相邻原
子所共享。然而，还有一个不同之处。在氢的一个（仅仅是
一个）电子和中心原子核之间没有起隔离作用的电子。因此，
这个电子被控制得太紧了一些，以致不能进行足够的运动来
把氢转变为金属，或者迫使氢原子紧密地结合在一起。
　　但是，如果氢获得了外力，那会出现什么情况呢？如果
氢不是由于本身电子的情况而是外界的压力迫使它们紧密地
结合在一起，那又会怎么样呢？假定有足够的压力把氢原子
非常紧密地挤在一起，以致各个原子都被８个、１０个甚至
１２个近邻原子所包围。于是，每个氢原子的单个电子，不
管原子核有异常强的吸引力，就可能开始从一个相邻原子滑
到另一个相邻原子。这样你就会得到“金属氢”。
　　为了迫使氢这样紧密地结合在一起，氢原子必须处在一
种近于纯粹的状态中（其他种原子的存在会产生干扰），并
且不是在太高的温度下（高温会使它扩张）。氢原子还必须
处在巨大的压力下。在太阳系中最接近于满足这些条件的地
方是在木星的中心，因此有些人认为，木星的内部也许是由
金属氢所构成的。

阿西莫夫《你知道吗？——现代科学中的一百个问题》
科学普及出版社   1984年



--
What a friend we have in EMACS,
  All our text-problems to halt!
What a privilege to keypress
  Control-meta-ESC-shift-alt!

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 天外飞仙]